RESUMEN Introducción: La réplica metalográfica se ha convertido en un método efectivo en el estudio microestructural, hasta el punto en que se han elaborado documentos normativos de amplia aplicación a nivel internacional, como es la norma ASTM E1351-01. Dicha norma contempla el uso de la Microscopía Electrónica de Barrido, pero aún no tiene concebido el uso de la Microscopía Electrónica de Transmisión (MET), a pesar de resultar conveniente y factible desde el punto de vista práctico. Objetivo: Establecer el estado microestructural del material de una tubería de vapor de acero SA335 Grado P11 con más de 20 años de servicio a 480 oC, empleando la réplica metalográfica. Materiales y Métodos: Se aplicó la réplica de extracción directa, combinada con MET. Resultados y Discusión: La microestructura en el acero fue del tipo ferrito-perlítica. La ferrita presentó precipitación intergranular e intragranular de forma regular y tamaño homogéneo(aproximadamente entre 50 y 100 nm). A la temperatura de servicio la ferrita habría alcanzado, con relación al M2C (88% de Mo, 6% de Fe y 6% de Cr), una composición próxima a la de equilibrio, después de un proceso de nucleación y crecimiento de M2C. Conclusiones: El acero SA335 Grado P11, con 20 años en servicio a 480 oC, presentó una microestructura ferrito-perlítica con precipitación intergranular e intragranular ferrítica. Se evidenció la ocurrencia del fenómeno del crecimiento competitivo por efecto del tiempo y la temperatura de servicio. La réplica metalográfica, aplicando MET, constituye un método eficaz para evaluar la microestructura de tuberías de vapor.

ABSTRACT Introduction: Metallographic replication has become an effective method in the study of residual life, to the point where normative documents of wide international application have been developed, such as the ASTM E1351-01 standard. Although this standard contemplates the use of scanning electron microscopy, it does not yet consider the use of transmission electron microscopy, despite it being convenient and feasible from a practical point of view. Objective: To establish the microstructural condition of the material of a SA335 Grade P11 steel steam pipe with over 20 years of service at 480 °C, using metallographic replication. Materials and Methods: Direct extraction replication was applied, combined with TEM. Results and Discussion: The microstructure present in the steel was of the ferrite-perlite type. The ferrite exhibited regular and uniformly sized intergranular and intragranular precipitation (approximately between 50 and 100 nm). At the service temperature, the ferrite would have reached, with respect to M2C (88% Mo, 6% Fe, and 6% Cr), a composition close to equilibrium after a process of nucleation and growth of M2C. Conclusions: The SA335 Grade P11 steel, after more than 20 years in service at 480 °C, exhibited a ferrite-perlite microstructure with intergranular and intragranular precipitation in the ferrite. The occurrence of competitive growth phenomenon due to the time and service temperature was evidenced. Metallographic replication, using MET, constitute an effective method to evaluate the microestructura of steam pipes.

RESUMEN Introducción: El método elementos finitos ha ganado en popularidad para determinar los parámetros de mecánica de la fractura, pero este tipo de análisis numérico arriba a resultados precisos o no, en dependencia de la calidad del modelo y el procedimiento de implementación de los métodos establecidos. Objetivo: Implementar y validar el cálculo del factor de intensidad de tensiones y la integral J a través de los métodos de extrapolación de desplazamientos, integral de dominio y de integral de interacción, mediante la modelación por elementos finitos de problemas de piezas fisuradas en 2D y 3D. Materiales y Métodos: Se calcularon el factor de intensidad de tensiones y la integral J, en una probeta compacta fisurada y una placa con grieta semicircunferencial superficial, mediante modelos de elementos finitos en 2D y 3D y estos resultados se comprobaron respecto a los obtenidos mediante expresiones analíticas publicadas. Resultados y Discusión: El error de los resultados que brindan los modelos de elementos finitos no supera el 3 % para los modelos bidimensionales y el 7 % para los tridimensionales, lo que demuestra su calidad y precisión. Conclusiones: Se considera validada la implementación del cálculo de los parámetros de mecánica de la fractura, lo que posibilita extender en el futuro su empleo a construcciones y equipos que presenten agrietamiento en servicio.

ABSTRACT Introduction: The finite element method has become popular to determine fracture mechanics parameters, but this type of numerical analysis may or not lead to accurate results, depending on the model quality and the implementation of the established methods. Objective: Implement and validate the calculation of the stress intensity factor and the J integral through the displacement extrapolation, domain integral and interaction integral methods, through finite element modeling of cracked part problems in 2D and 3D. Materials and methods: The stress intensity factor and the integral J were calculated in a compact cracked specimen and a plate with a semi-circumferential surface crack, by means of 2D and 3D finite element models, and these results were verified with those obtained by means of published analytical expressions. Results and Discussion: The error of the results provided by the finite element models does not exceed 3% for the two-dimensional models and 7% for the three-dimensional ones, which demonstrates their quality and precision. Conclusions: The implementation of the calculation of the fracture mechanics parameters is considered validated, which makes it possible to extend its use in the future for constructions and equipment that present cracking in service.

RESUMEN En el presente trabajo se abordan las consideraciones metalmecánicas para la prevención de fallas en una inversión de la industria de procesos químicos. Se parte de la función del análisis de fallas para establecer los criterios a aplicar en el diseño, fabricación, montaje y servicio. Son relacionados los principales fenómenos de degradación que actúan en las instalaciones de plantas de procesos químicos y los materiales fundamentales para el adecuado desempeño previniendo las fallas. Se propone un sistema de inspección mediante ensayos no destructivos y con aplicación de ensayos complementarios con vistas a la detección oportuna de defectos antes, durante y después del montaje. Se concluye que, desde el punto de vista metalmecánico, para garantizar la resistencia, la fiabilidad y la durabilidad en plantas de procesos químicos, deben ser aplicados los criterios de análisis de fallas, combinados con la selección de materiales en función de los fenómenos de degradación y con la aplicación de un adecuado sistema de inspección.

ABSTRACT In the present work, the metal-mechanical considerations for the prevention of failures in an investment in the chemical process industry are addressed. It starts from the function of failure analysis to establish the criteria to be applied in the design, manufacture, assembly and service. The main degradation phenomena that act in chemical process plant facilities and the fundamental materials for proper performance preventing failures are related. An inspection system is proposed by means of non-destructive tests and with the application of complementary tests with a view to the timely detection of defects before, during and after assembly. It is concluded that, from the metal-mechanical point of view, to guarantee resistance, reliability and durability in chemical process plants, failure analysis criteria must be applied, combined with the selection of materials based on degradation phenomena. and with the application of an adequate inspection system.

ABSTRACT The thermal treatment like a technological process requires a quality control system before, during and after his execution. The properties to be controlled in each moment depend fundamentally on the specific element or piece. In present work the quality control of thermal treatment to steel sheets for armored 30XΓCA, with 200 x 200 x 8 mm and 6 mm dimensions is approached. A coherent and systematic description of actions to be taken before (inspection and testing of the steels), during (control of the process) and after (inspection and final test) in control of thermal treatment process is made. A flow chart of the steps to follow for the execution of the control process is presented. The hardening curve of the 30XΓCA steel is determined by the Jominy test and the technology charts for thermal treatment are improved.

RESUMEN El tratamiento térmico como proceso tecnológico requiere de un sistema de control de la calidad antes, durante y después de su ejecución. Las propiedades a controlar en cada uno de los momentos dependen fundamentalmente del elemento o pieza específica. En el presente trabajo se aborda el control de calidad del proceso de tratamiento térmico de chapas de un acero para blindaje 30XΓCA, con dimensiones de 200 x 200 x 8 mm y 6 mm. Se hace una descripción coherente y sistemática de las acciones a tomar antes (inspección y ensayo de los aceros), durante (control del proceso) y después (inspección y ensayo final) del proceso de control del tratamiento térmico. Se expone un diagrama de flujo de las secuencias de paso a seguir para la ejecución del proceso de control. Se determina, mediante el ensayo de Jominy, la curva de templabilidad del acero 30XΓCA y se mejoran las cartas tecnológicas para el tratamiento térmico.

The objective of this paper was the observation and quantification through the digital thermographic images processing of defect in welds, the active thermography method with a conduction heat and cooling in natural air system means. Two structural steel welded specimens with internal discontinuities were tested; the infrarred camera was placed perpendicular to the specimens and was obtained the images during the cooling. The infrared images digital processing algorithm was based on the conversion of the images to scale of gray, filters and morphological operations application for quantification the defects. Pores, slag inclusions and lack of fusion were observed and geometric longitude and perimeter were too. The method was confronted by means technique of x-ray inspection, appreciating an inferior error to 3,4%. This technique could be used preevaluation to qualify welding procedures and welders.

El objetivo del trabajo fue la observación y cuantificación de defectos en soldaduras a través del procesamiento digital de imágenes termográficas, mediante la termografía activa con sistema de calentamiento por conducción y enfriamiento natural en aire. Se ensayaron dos probetas soldadas de acero estructural con discontinuidades subsuperficiales, se dispuso la cámara infrarroja perpendicular a las probetas y se obtuvieron las imágenes durante el enfriamiento. El algoritmo para el procesamiento digital de las imágenes infrarrojas se basó en la conversión a escala de grises de las imágenes, la aplicación de filtros y operaciones morfológicas para la cuantificación de los defectos. Se observaron poros, inclusiones de escoria y falta de fusión y se cuantificó geométricamente su longitud y perímetro. El método se confrontó mediante la técnica de inspección por radiografía, apreciándose un error inferior al 3,4 %. Esta técnica pudiera emplearse como preevaluación para calificar procedimientos de soldadura y soldadores.

The article aims to assess the potential use of different types of paints and waterproofing materials for the electrodes of type AWS E 6013, when performing underwater welding in wet conditions. The coatings evaluated are Vinyl, Maritime, polyurethane base and a new variant Isopor base. Evaluation methods include the behavior of the mechanical strength to the coating gives each of the varnishes, the adsorbed water and the type of structure in the welds, using conventional microscopy. In this sense, the structure in all the welds made with the electrode E 6013, regardless of waterproofed used is similar, characterized by primary or ferrite grain boundary and Widmanstätten type, however, it was determined that the base waterproofing Isopor, guarantees better protection of the electrode in terms of the amount of adsorbed water and coating adhesion.

El artículo tiene como objetivo evaluar las posibilidades de empleo de diferentes tipos de barnices como impermeabilizantes para los electrodos del tipo AWS E 6013, cuando se realiza la soldadura en condiciones subacuática mojada. Los barnices evaluados son el Vinílico, Marítimo, base Poliuretano y una nueva variante base Isopor. Los métodos de evaluación incluye el comportamiento de la resistencia mecánica que le confiere al revestimiento a cada uno de los barnices, el agua adsorbida y el tipo de estructura en el cordón, utilizando microscopía óptica convencional. En este aspecto, la estructura en todos los cordones realizados con el electrodo E 6013, independientemente del impermeabilizante utilizado es similar, caracterizada por ferrita primaria o de contorno de grano y del tipo Widmanstätten, sin embargo, se determinó, que el impermeabilizante base Isopor, garantiza una mejor protección del electrodo en cuanto a la cantidad de agua adsorbida y adherencia del revestimiento.

La soldadura subacuática mojada, usando el proceso manual con electrodo revestido (SMAW), es actualmente la técnica más empleada para realizar trabajos de reparación en condiciones subacuática (mojada), debido a las características de maniobrabilidad propias del proceso. El revestimiento es la parte estructural del electrodo que más influye sobre su campo de aplicación, por tanto su impermeabilización es requisito indispensable, la cual se realiza mediante la aplicación de capas impermeables sobre el mismo, utilizándose habitualmente para esta operación resinas, ceras, parafinas o barnices. En el trabajo se presenta una evaluación preliminar, acerca del uso del poliestireno reciclado como alternativa para la fabricación de un impermeabilizante para estos electrodos, abordándose las características principales de su preparación y forma de aplicación. Para realizar la evaluación de este nuevo impermeabilizante, se realizaron depósitos de soldadura en lámina de agua y a 50 m de profundidad, comparándose el desempeño de los electrodos impermeabilizados con el barniz tradicional y con la nueva formulación, fundamentalmente en lo referido a la apariencia superficial del cordón y a la formación de poros en el metal depositado a 50 m de profundidad, además fue realizada la caracterización química a los depósitos obtenidos en lámina de agua. La evaluación preliminar evidenció la factibilidad de emplear el poliestireno expandido como material alternativo para la fabricación de impermeabilizante para los electrodos empleados en operaciones de soldadura subacuática mojada.

Underwater wet welding, using shield metal arc welding (SMAW) manual process with coated electrode, is currently the most widely used technique for repair working in underwater wet conditions because it’s easy maneuverability characteristics. The coating is the structural part of the electrode with the greatest influence on its scope, so that its waterproofing is a prerequisite, which is performed by applying impermeable layers on it, commonly used for this operation, resins, waxes, paraffins or varnishes. This paper presents a preliminary assessment regarding the use of recycled polystyrene as an alternative for waterproof for these electrodes, addressing the main features of their preparation and application form. To evaluate this new waterproof, weld deposits were made with coated electrodes painted with polystyrene at a water depth of 50 m, comparing the performance of it with traditional varnishes, mainly with regard to the surface appearance of weld bead and the formation of pores in the weld metal. The chemical characterization of deposits obtained at a water depth also was performed. The preliminary results of the evaluation showed the feasibility of using expanded polystyrene as an alternative material for the manufacture of waterproofing for the electrodes used in underwater wet welding.

En este trabajo se presenta una metodología de modelación de la evolución de la historia térmica, tensiones y deformaciones producidas por el proceso de soldadura, mediante el software de elementos finitos de uso general ANSYS Multiphysics versión 9.0. Dicha metodología integra una información que se encuentra dispersa en la literatura, proponiendo variantes que en ocasiones superan lo publicado en trabajos precedentes. La metodología es aplicada exitosamente en la modelación tridimensional de una soldadura GMAW automática sobre chapas de aleación de aluminio al magnesio 5083-O, de amplio empleo en la industria moderna, validándose los resultados que brinda el modelo contra datos experimentales publicados. El estudio permitió establecer que las mejores respuestas, para este tipo de aleación, se obtienen empleando una temperatura de corte igual a la temperatura de sólido del metal, utilizando los modelos de material bilineal sin endurecimiento, o con endurecimiento cinemático, y activando los elementos de la soldadura en el instante en que sobre ellos se encuentra la fuente de calor en ambas corridas térmica y mecánica

A modeling methodology of the evolution of thermal history, stresses and strains due to the welding process, using the general purpose finite elements software ANSYS Multiphysics release 9.0, is exposed. This methodology integrates existing information and new variants that, in occasions, provide better results than those previously published results. This methodology was applied to the three-dimensional modeling of automatic GMAW on 5083-O aluminum - magnesium alloy plates, which are frequently employed in the modern industry. Model results were validated against published experimental dates. The study allowed to define that for this alloy type the best results are obtain using a cut-off temperature similar to the metal solid temperature, employing the bilinear material models without hardening or using kinematics hardening, and activating welding elements when thermal source is right over them, during both thermal and mechanic races

The pores and cracks formations in weld bead during underwater wet welding are the main cause that prevent to reach the required mechanical properties of the weld metal. These defects are closely associated with the decomposition of the water molecule under conditions of electric arc. In this paper the thermodynamic calculations of the complex process of the water decomposition under the conditions of high temperatures of electric arc to a pressure of one atmosphere of steam is exposed. The values of the partial pressures of the five main products of the vaporizations and decomposition of the water (H2O(g), H2, O2, H and O) are calculated for temperatures among 1870 and 4000 K. Due to the fact that atomic hydrogen is the main responsible for the pore formation in the weld metal its partial pressure as function of partial pressures of atomic oxygen and steam (water vapor) is expressed. Values of hydrogen solubility in the liquid metal in conditions of underwater wet welding at 50 and 100 m of depth and, a comparison between the thermodynamic calculation and porosity measurement results are presented.

Las formaciones de poros y grietas en los cordones de soldadura durante la soldadura subacuatica mojada son las principales causas que impiden alcanzar las propiedades mecánicas requeridas en el metal de soldadura para que estas possam ser utilizadas em aplicações de responsabilidade. Estos defectos están estrechamente asociados a la descomposición de la molécula de agua en las condiciones del arco eléctrico. En el presente trabajo se expone los cálculos termodinámicos sobre el complejo proceso de la descomposición del agua en las condiciones de las altas temperaturas de arco eléctrico a una presión de una atmósfera de vapor. Los valores de las presiones parciales de los cinco principales productos de la evaporización y descomposición del agua (H2O(g), H2, O2, H y O) son calculados a temperaturas entre 1870 y 4000 K. Debido a que el hidrógeno atómico es el principal responsable de la formación de poros en el metal de soldadura es que se expresa finalmente su presión parcial en función de las presiones parciales del oxígeno atómico y vapor de agua. Se expone valores de la solubilidad del hidrógeno en el metal líquido en las condiciones de la soldadura subacuatica mojada a 50 y 100 m de profundidad y finalmente se compara los resultados obtenidos por cálculos termodinámicos con las mediciones efectuadas en soldaduras realizadas a 50 y 100m de profundidad.

The thermal behavior during in service repair welding of oil transportation pipes was studied by finite element analysis in the present paper. Regression equations that relate peak temperature at the inner surface of the pipe and cooling time between 800 and 500ºC in the heat affected zone to the welding heat input, preheat temperature, and convection heat transfer coefficient were obtained. The former parameters govern, respectively, the possibility of burn through and cold cracking, and the latter parameters define the thermal behavior during welding. The existence of conditions that simultaneously satisfy the obtained equations, for different combinations of related variables, was proved. Graphical representations of relevant practical importance that were developed from the solution of obtained equations are presented.

En el presente artículo, empleando el análisis por elementos finitos, se estudió el comportamiento térmico durante la soldadura de reparación, en condiciones de servicio, de un tubo que transporta petróleo. Se obtuvieron ecuaciones de regresión que relacionan a la temperatura máxima en la superficie interna del tubo y al tiempo de enfriamiento desde 800 ºC hasta 500 ºC de un punto situado en la zona afectada por el calor (ZAC), parámetros que gobiernan la ocurrencia de perforaciones en la pared del tubo y agrietamiento en frío respectivamente, con el calor de entrada de la soldadura, la temperatura de precalentamiento y el coeficiente de transferencia de calor por convección, variables que definen el comportamiento térmico durante la ejecución del proceso de soldadura. Se probó la existencia de una zona en que se satisfacen simultáneamente las ecuaciones obtenidas, para diferentes combinaciones de las variables relacionadas. Se presentaron nomogramas con un importante valor práctico, desarrollados a partir de la solución de las ecuaciones obtenidas.